NO142417B - Boeyelig, ikke brennbar elektrisk kabel for transportkjoeretoeyer og skip - Google Patents

Abstract

Bøyelig, ikke brennbar elektrisk kabel for transportkjøretøyer og skip.

Description

Oppfinnelsen vedrører en bøyelig, ikke brennbar elektrisk kabel for transportkjøretøyer og skip, som har en fleksibel leder av aluminium, kobber eller forniklet eller fortinnet kobber, særlig en kobberlisse, samt i isolasjonen et med silikonharpiks impregnert bånd av glimmerpapir og en flåtestruktur av temperaturbestandige fibre.

Til kabler for elektriske ledninger i skinnekjøretøy og skip stilles det høyere krav enn til de kabler som vanligvis benyttes til installasjoner. Kablene må være bestandige mot olje, såsom dieselolje, transformatorolje eller smøreolje. Isolasjonen av kabelen må ikke flyte vekk under trykket fra en fastklemmingsdel eller en tilslutningsklemme ved de høye temperaturer som kan oppnås i nærheten av maskiner, henholdsvis mo-torer, og isolasjonen må heller ikke deformere seg under slike forhold. De opptredende store overbelastninger-stiller store krav til den termiske permanente bestandighet for isolasjons-materialene og til temperaturuavhengigheten for deres egenskaper, f. eks. den elektriske gjennomslagsfasthet og de mekaniske egenskaper .

Driftssikkerheten er av overveiende betydning med henblikk på de personer og de verdifulle laster som transporte-res med transportkjøretøy og skip. De i disse transportmidler benyttede kabler skal ikke kunne brenne for at de også i tilfelle av en brann i sine omgivelser skal kunne oppfylle sin opp-gave.

Da plassen i drivkjøretøy og i skip er knapp, er anvendelsen av en kabel desto mer fordelaktig jo mindre plass den krever. Jo mindre en kabels diameter kan holdes for et bestemt formål, jo gunstigere er leggingen av kabelen. Videre er bøye-ligheten til en kabel viktig for monteringen, da den må kunne bøyes om relativt små radier uten anvendelse av spesialmaskiner. Bøyeligheten blir begunstiget ved en liten tykkelse for isolasjonen. Det er særlig fordelaktig hvis bestemte lag i isolasjonen kan gli forbi hverandre.

Elektriske kabler for jernbanekjøretøy må enda være anvendbare ved temperaturer på -30°C og må også ved så lave temperaturer ikke ha tendenser til brudd ved bøyestedene. Ved kabler for skip blir det stilt særlig store krav til fuktig-hetsbestandigheten.

Inntil nu er kabler for transportkjøretøy og skip blitt godkjent etter forskriftene til det internasjonale jernbaneforbund UIC. En slik kabel består f. eks. av en leder som er omspunnet med bomull og deretter er påført en isolasjon av butylkautsjuk, som er tildekket med en skillefolie som er omviklet med et bånd og som til slutt bærer en impregnert omfletting.

På grunn av anvendelsen av butylkautsjuk kan denne kabel ikke benyttes ved temperaturer som i vesentlig grad over-stiger 100°C. Nettopp ved jernbanekjøretøyer blir imidlertid driftstemperaturen for motoren stadig øket i større grad. I

de fleste land blir i dag motorene for jernbanekjøretøy dimen-sjonert for klasse H, hvorved ifølge forskriftene til den internasjonale elektrotekniske kommisjon CEI nr. 34 9 det kan opptre temperaturer opptil 220°C i det varmeste punkt av viklingen.

I -og for seg ville man kunne oppnå en høyere tempera-turbestandighet ved anvendelse av silikonkautsjuk isteden for butylkautsjuk, men på grunn av den utilfredsstillende bestandighet mot olje for silikonkautsjuk er dette umulig. Hvis si-likonkauts juk fikk anledning til å svelle under påvirkning av olje, kunne enten eventuelle omgivende hylstre bli ødelagt eller omspinningeh kan trenge inn i den mekanisk svekkedé Isolasjon .

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveie-bringe en bøyelig, ikke brennbar elektrisk kabel for transport-kjøretøyer og skip, hvor de ovenfor omtalte problemer unngås. Dette oppnås ved en kabel av den innledningsvis nevnte type, som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Kabelen utformet i henhold til oppfinnelsen kan således erstatte de tidligere kjente kabler med butylkautsjukiéola-sjon. Dette har den fordel at kabelen ifølge oppfinnelsen ved de samme ytre dimensjoner kan belastes sterkere enn de tidligere kjente kabler, noe som særlig er av betydning ved plassman-gel i kabelkanalene.

Kabelen ifølge oppfinnelsen er videre vesentlig mer fleksibel enn de tidligere kjente kabler, noe som er særlig fordelaktig ved tilkobling til maskiner, da kabelen ved slike til-koblinger vanligvis må føres med meget små krumningsradier.

En ytterligere fordel er at driftstemperaturene for kabelen ifølge oppfinnelsen kan være vesentlig høyere enn 110°C som er den driftstemperatur som er tillatt for kabler isolert med'butylkautsjuk. Kabelen ifølge oppfinnelsen kan anvendes i områder hvor temperaturer kan stige opptil 220°C.

Det er også viktig at kabelen gir stor driftssikker-het også i de tilfeller hvor det oppstår brann i nærheten. Den oppfyller forskriftene til Det Internasjonale Jernbaneforbund samt Lloyds forskrifter.

En ytterligere fordel i forhold til kabler med en silikonkautsjukisolasjon er dessuten den vesentlig bedre bestandighet mot olje som tillater anvendelsen f. eks. på boreplatt-former. Fra U.S. patent nr. 3425865 er det riktignok kjent en isolert elektrisk kabel som omfatter en metallisk leder, et enkelt barriérelag av uorganisk materiale og ett eller flere lag av polyimidfilm over det uorganiske lag. Polyimidlaget kan dessuten tildekkes av ett eller flere beskyttende lag av vevet tekstil eller tekstilfibre. Oppfinnelsen adskiller seg fra kabelen i U.S. patentet i flere henseende. For det første omfatter kabelen i henhold til oppfinnelsen minst to skruelinjeviklede lag av glimmerpapir. Dessuten vikles glimmerpapiret med overlappende lag av kunststoffolie. Denne anordning tillater en isolasjon av lagene, slik at de kan "gli" langs hverandre og derved øke kabelens fleksibilitet. Dessuten impregneres glimmerpapiret med silikonharpiks som forblir fleksibel etter herding. - I U.S. patentet benyttes en silikonharpiks for å feste glimmerpapiret til et glassbåndsubstrat. Ved U.S. patentet fremkommer således en betydelig mer stiv kabel enn ved oppfinnelsen. I U.S. patent nr. 3801393 er det også beskrevet en kabel hvor det benyttes polyimider for dannelsen av en isolasjonsomhylling. Heller ikke her har man imidlertid skrueviklede bånd av glimmerpapir. Ved oppfinnelsen utgjør også glimmerpapirlagene hoved-isolasjonsmaterialet, mens kunststoffilmen primært virker for å lette en glidning av glimmerpapirlagene i forhold til hverandre .

Videre er det fra U.S. patent nr. 3669157 kjent en elektrisk kabel hvor isolasjonen utgjøres av en krympegarns-fletning. Det er imidlertid i dette patent ikke sagt noe om benyttelsen av slike fletninger som tildekning over en fleksibel elektrisk kabel.

DE-OS 2312772 vedrører blant annet forsterkning av finglimmerfolie med trådlag i baneform. I dette skrift er det også benyttet et glimmerbånd med et i båndlengderetningen skrått lagte tråder. Ved oppfinnelsen benyttes bånd med en normal glassilkevevnad med varptråder parallelt til båndets lengderet-ning. Dessuten skal glimmerbånd være impregnert med en etter herding fleksibel silikonharpiks. Dette er ikke tilfelle i det tyske skrift.

I norsk patent nr. 122436 er det videre beskrevet en fremgangsmåte for isolering av elektriske ledere. Det ytterste sjikt av isolasjonsviklingen har imidlertid her bare til formål å unngå en sammenklebning av isolasjonssjiktet og pressformen og å forhindre at det siste sjikt blir beskadiget ved oppdelin-gen av formen eller uttagningen. Ved oppfinnelsen forblir poly-imidsjiktene på kabelen og blir ikke fjernet.

Ved ingen av de ovenfor omtalte skrifter blir det således fremstilt en kabel med de samme egenskaper som kabelen i henhold til oppfinnelsen, hvor det oppnås en kabel som såvel er flammebestandig som smidig.

Kabelen ifølge oppfinnelsen egner seg også for legg-ing av elektriske ledninger i høyhus og kjernekraftverk og for ikke brennbare telefonledninger. I tilfelle brann er den ikke "forurensende", da den ikke avgir noen giftige eller korroder-ende virkende gasser, slik det f. eks. er tilfelle ved poly-vinylklorid som avspalter hydrogenklorid.

En utførelsesform for forbindelseskabelen ifølge oppfinnelsen er vist på tegningens fig. 1.

På fig. 1 er en fleksibel leder 1, fortrinnsvis en kobbersliss, omviklet med flere lag 2a av et bånd av glimmerpapir og en flåtestruktur av, ved minst 300°C temperaturbestandig, fortrinnsvis ikke brennbare fibre, idet båndet er viklet i skruelinjeform. Båndet er impregnert med en klebende silikonharpiks som forblir fleksibel i herdet tilstand. Antall lag retter seg etter den krevede prøvespenning. Lagene kan løpe i samme retning eller i motsatt retning og vikles støtende mot hverandre eller overlappende.

Flåtestrukturen kan være en vevnad eller et florstoff av fortrinnsvis mineralske fibre, særlig en glassilkevevnad. Glimmerpapiret kan f. eks. inneholde 10 - 50 vektprosent, fortrinnsvis 20 - 30 vektprosent, cellulosefibre som fortrinnsvis har en oppmalingsgrad på 20 - 60 ifølge "Schopper-Riegler".

Som klebende silikonharpiks som i B-tilstand, dvs. i uherdet tilstand, benyttes til impregnering egner seg silikonharpikser slik de benyttes for selvklebende bånd, f. eks. av den type som finnes i handelen under betegnelsen SR 520, SR 527 og SR 585, "Rhodorsil" 4020 og 4085. Den viktigste bestanddel i disse pro-dukter synes å være tetrakis-(trimetylsilyl)-silikat av forme-len Si[OSi(CH^)^14• Sjiktstoffharpikser eller smidige harpik-ser kommer ikke i betraktning. Silikonharpiks gjennomtrenger flåtestrukturen og glimmerpapiret og bevirker under påvirkning av trykk og varme en sammensmelting av lagene. Den utgjør vanligvis ca. 30 vektprosent av båndet. Båndet har vanligvis en tykkelse på ca. 0,15 mm, f. eks. 0,16 mm.

På minst to lag 2a av dette bånd er det viklet et lag 3a av en fortrinnsvis til minst 300°C temperaturbestandig kunststoffolie, f. eks. med halv overlapping. Til dette formål benyttes vanligvis ca. 0,0025 mm tykke folier av polyester, f. eks. polyetylentereftalat, polyetylennaftalat, polykarbona-ter eller celluloseacetat, polyimider eller polyhydailtoiner. Folielagene tjener som indre glidesjikt, forbedrer fleksibili-teten og gjør isoleringen vanntett og gasstett. Sammenklebin-gen av de overlappende områder av kunststoffollene kan gjennom-føres ved egnede ved romtemperatur ikke klebende klebemidler som i varme mykes opp og som permanent sammenkleber foliene ved kjemisk reaksjon. Egnede klebemidler, f. eks. på basis av isocyanat, esterimid eller epoksyharpiks er kjent for fagmannen og fås i handelen.

På kunststoffolielaget 3a følger igjen minst to lag 2b av det med silikonharpiks impregnerte bånd og et kunststoff-folielag 3b, og denne rekkefølge fortsettes avvekslende videre. På det ytterste kunststoffolielag (betegnet med 3b på fig. 1) følger en omfletting 4 av termisk krympbart garn, f. eks. en krympeslange av polyestergarn. Denne omfletting blir fortrinnsvis overlakkert med en høytemperaturbestandig kunstharpikslakk som isocyanatlakker eller lignende, for å gjøre kabelens over^ flate glatt og slitasjefast, hindre festing av støv og smuss og for å oppnå den for leggingen nødvendige glideevne.

Da isolasjonen av forbindelseskabelen ifølge oppfinnelsen ikke inneholder noen elastomere, som butylkautsjuk eller silikonkautsjuk, har den et forholdsvis høyt glimmerinnhold og kan for en gitt spenning velges tynnere enn en vanlig elastomer-isolasjon.

Den følgende tabell og fig. 2 på tegningen tillater en sammenligning mellom kabler ifølge oppfinnelsen (kurve B) med de ovenfor nevnte kjente kabler (kurve A) som svarer til forskriftene til Det Internasjonale Jernbaneforbund UIC:

Av disse verdier, som er fremstilt grafisk på fig. 2, fremgår at ved et gitt tverrsnitt den tillatte strømbelast-ning for en kabel ifølge oppfinnelsen er 25 - 40 % høyere enn ved den kjente kabel og at ved de høyere tverrsnitt også den ytre diameter for kabelen ifølge oppfinnelsen kan være mindre til tross for høyere tillatt strømbelastning enn ved den kjente kabel. Derved blir kabelen mer bøyelig. Da som kjent det i første rekke benyttes kabler med større tverrsnitt eller leder-tverrsnitt, er også plassbesparelsen i kabelkanalene betydelig.

Da forbindelseskabelen ifølge oppfinnelsen nesten ikke inneholder noe brennbart materiale, tilfredsstiller den i de vanlige normer foreskrevne brennbarhetsprøvning, f. eks. for jernbanekjøretøyer ifølge UIC-kodeks 895 VE eller for skip Lloyd-forskriftene og også spenningsprøvningen i vann ifølge Lloyd-forskriftene samt prøvningen i kulde ifølge de ovenfor nevnte normer.

Claims (7)

1. Bøyelig, ikke brennbar elektrisk kabel for transport-kjøretøyer og skip, som har en fleksibel leder av aluminium, kobber eller forniklet eller fortinnet kobber, særlig en kobberlisse, samt i isolasjonen et med silikonharpiks impregnert bånd av glimmerpapir og en flåtestruktur av temperaturbestandige fibre, karakterisert ved at det på lederen avvekslende i skruelinjeform er viklet hver gang minst to lag (2a, 2b) osv.) av et bånd av glimmerpapir som er impregnert med klebende silikonharpiks som forblir fleksibel etter herd-ingen og en flåtestruktur av fibre som er temperaturbestandig opp til minst 300°C, og at det på disse første lag (2a, 2b, osv.) er påviklet hver gang ett lag (3a, 3b osv.) av en til minst 300°C bestandig kunststoffolie, hvis overlappende områder er sammenklebet, bg at det på den ytterste kunststoffolie er på-ført en krympegarnfletting (4).

2. Forbindelseskabel ifølge krav 1, karakterisert ved at krympegarnflettingen er utstyrt med et be-skyttelsessjikt som beskytter isolasjonen mot mekaniske påvirk-ninger og vannintrengning.

3. Forbindelseskabel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at flåtestrukturen er en vevnad eller et florstoff av fortrinnsvis ikke brennbare fibre, særlig mineralske fibre.

4. Forbindelseskabel ifølge krav 3, karakterisert ved at flåtestrukturen er en glassvevnad.

5. Forbindelseskabel ifølge ett av kravene 1 - 4, karakterisert ved at kunststoffolien er en polyester-polyhydantoin- eller polyimidfolie.

6. Forbindelseskabel ifølge ett av kravene 1 - 5, karakterisert ved at krympegarnet er et polyestergarn.

7. Forbindelseskabel ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at beskyttelsessjiktet er en høy-temperaturbestandig lakk, f. eks. en isocyanatlakk.